摘 要：本文讨论了一种采用TI公司的射频标签多协议芯片RI-R6C-001A组成的射频标签阅读器方案，使用微芯公司的单片机PIC16F874作为控制器，给出了阅读器的完整电路实现与时序设计， 并提出了一种基于SPI串行总线实现S6700系列芯片通信协议的方案，实现了射频标签与控制器之间数据传递与控制功能。

    关键词：射频标签； 阅读器 ； 应答器

    概述

    近年来随着微电子技术的不断发展，半导体技术和集成电路技术也在迅速发展。目前，IC卡已经深入到社会生活的各个角落，各种各样的卡大大方便了人们的生活，如银行使用的信用卡、公交车使用的交通卡、食堂使用的就餐卡、出入管理使用的考勤卡、打电话使用的电话卡、手机中使用的SIM卡等。IC卡又称为集成电路卡。卡片内封装有集成电路，用以存储和处理数据。在IC卡的发展过程中正在经历从存储卡到智能卡，从接触式卡到非接触式卡，从近距离卡到远距离卡的过渡，与之相应的，能够读取卡内信息的阅读器也在不断的发展和更新。非接触式卡又称射频卡（应答器），使用无线电调制方式和阅读器进行信息交换。

    射频识别技术是二十世纪九十年代兴起的一项自动识别技术，它利用无线电射频方式进行非接触式双向通信。RFID（Radio Frequency Identification）系统中射频卡（应答器）与阅读器之间无需物理接触即可完成识别，可实现多目标识别和运动目标识别，应用范围更加广泛。图1是阅读器和应答器组成的一个完整射频系统：

    图1 阅读器与应答器信息传递示意图(略)

    从射频系统中可以看出阅读器的重要性及它的功能，在整个通信过程中阅读器起到桥梁的作用。

    硬件设计

    考虑到阅读器在系统中要完成的工作主要是从射频卡读取数据，并将数据经相应的处理后送给主机。在设计时按功能对阅读器进行模块化设计，图2是阅读器的内部功能框图。图中阅读器分为射频卡数据读取部分(射频部分)、控制电路部分、主机接口电路部分。

    图2 阅读器内部功能框图(略)

    控制部分

    图3是控制器的接口电路图。

    图3 控制电路部分(略)

    此控制部分是为了辅助RI-R6C-001A工作，因为RI-R6C-001A芯片要正常工作，完成射频阅读器的功能，不但需要有外围电路，而且还需要有控制器对其进行适当的控制。在此设计中选用了PIC16F874单片机作为控制器，由于此单片机有丰富的位操作指令，有SPI串行口，精简的指令集，能够很容易的模拟RI-R6C-001A传送数据的时序以及时钟切换时序。由于RI-R6C-001A对外只提供 四个引脚DOUT、DIN、SCLOCK、M-ERR，所以控制器的接口电路相对较简单。DOUT、DIN、SCLOCK三个引脚分别连接到单片机的SPI串行口SDI、SDO、SCK三根线上，用来实现数据的串行传输。M-ERR引脚用来检测接收到射频卡中的数据是否发生错误，若有错误此引脚变为高电平，因此把该引脚接到单片机的外部中断输入引脚端，用于检测接收数据是否有错误，进而单片机对其做出相应的处理。由于RI-R6C-001A在接收射频卡中的数据并把它发送给控制器时，要求控制器要对其发送数据是否结束做出判断，并且RI-R6C-001A不发送数据时就不再送时钟，所以在此电路设计中把RI-R6C-001A的SCLOCK引脚也接到了具有电压变化中断功能的RB4引脚，此引脚外接一个二极管，与软件结合起来，要求当控制器供应时钟时，RB4引脚处于高电平输出状态，经过二极管，RB4引脚不会输入时钟；当RI-R6C-001A供应时钟时 ，RB4引脚处于输入状态，SCLOCK信号输入此引脚，从而可以对发送数据是否结束作出相应的判断。

    射频部分

    RI-R6C-001A芯片是TI公司最新开发的针对IC卡读写的多协议收发器，支持的协议包括： Tag-it协议、ISO/IEC 15693-2、ISO/IEC 14443-2（TYPE A）。该收发器由发送器，接收器，电源供应，参考时钟和内部振荡器，默认的复位设置和电源管理，串行通信接口等几部分组成。该芯片通常是＋5V供电，采用SSOP20封装，内部封装有发送编码器，调制器，接收器和解调器，典型发送功率200mW，有IDLE、POWER DOWN、FULL POWER三种电源管理功能。它提供给用户数字接口的信号线为DIN、DOUT、SCLOCK，通过这三根线可完成控制器与RI-R6C-001A芯片之间的数据传输。当RI-R6C-001A要发送数据时，时钟由单片机控制，当它要接收数据时，时钟由该芯片控制。 DOUT除了在接收数据期间有把接收到的数据输出给单片机的功能外，还用来表征RI-R6C-001A内部FIFO的情况。DOUT内部下拉，平时为低电平。输入数据过程中，